CN115324689A - 一种碳氢喷射系统及其控制方法和用途 - Google Patents

一种碳氢喷射系统及其控制方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种碳氢喷射系统及其处理方法和用途，所述碳氢喷射系统包括计量单元和喷射单元，所述计量单元的入口连接有并联设置的供油管路和供气管路，所述计量单元包括空气吹除阀、燃油控制阀、燃油计量阀和压力传感器，空气吹除阀设置于供气管路上，燃油控制阀设置于供油管路上，两条管路形成的汇合管路与喷射单元相连，燃油计量阀和压力传感器独立设置于供油管路或汇合管路上。本发明所述碳氢喷射系统通过计量单元和喷射单元的设置，尤其是各类阀门及压力传感器的设置，可限制燃料油的反向流动，实时检测供油管路的压力，实现燃料油的定量、稳定加入，有助于实现车辆尾气的净化处理；所述系统结构简单，安全性高，成本较低，适用范围广。

Description

一种碳氢喷射系统及其控制方法和用途
技术领域
本发明属于车辆尾气处理技术领域，涉及一种碳氢喷射系统及其控制方法和用途。
背景技术
随着社会的快速发展及生活水平的提高，车辆的使用规模逐年递增，因而车辆尾气排放已成为大气污染的重要来源之一，出于环境保护的需要，车辆尾气的排放要求愈发严格。柴油内燃机的尾气污染物主要包括氮氧化物、碳氢化合物以及固体颗粒物，针对尾气的后处理系统通常包括柴油氧化催化器、柴油颗粒物过滤器以及选择性催化还原反应器等，以实现尾气的净化。
在现有的柴油发动机尾气后处理系统中，通常需要附加碳氢喷射系统，碳氢喷射系统用于向尾气管内喷射部分柴油，通过柴油与尾气的燃烧反应，提高温度，以实现碳烟颗粒的燃烧，完成柴油颗粒物过滤器的再生。碳氢喷射系统通常会包括计量单元和喷射单元，该系统会包括多个单向阀，燃料与空气通道之间装有单向阀，用于限制燃料在通道中的流动；而燃油计量阀装有另一组泄压阀，用于系统内部的压力超过工作极限时释放系统压力，上述阀门组装到碳氢喷射系统中，会极大增加制造成本，同时也会增加对流体的阻力，从而提高系统堵塞的风险。
CN 110242387A公开了一种碳氢喷射系统及其控制方法，该系统用于柴油车辆的尾气处理系统上，包括供油单元，用以向碳氢喷射系统提供压力柴油；计量模块，其内设置有开关阀及计量阀，压力柴油经过开关阀及计量阀；喷射模块，其接收来自计量模块的压力柴油并喷射至尾气处理系统的尾气管内，喷射模块包括喷射阀；控制模块，设置成当喷射阀阻塞时，控制开关阀及计量阀打开至大于正常开度区间并持续预设时间T；该系统中针对计量模块的设置仅公开了计量阀，并未明确其与空气通道如何配合，以及如何防止流体回流，且控制模块的调节参数较为单一。
CN 114135366A公开了一种碳氢喷射模块和尾气后处理系统，该模块用于向尾气后处理系统中喷射燃油，所述碳氢喷射模块包括碳氢喷射单元及集成设置于碳氢喷射单元上的加热器，其被配置成能够通电以使从碳氢喷射单元喷射出的燃油燃烧；该系统的改进主要是增加加热器，来降低尾气的燃烧难度，对于燃油的计量及喷射单元并未明确介绍。
综上所述，对于碳氢喷射系统的结构设置，还需要根据实际燃油喷射和尾气情况，通过对计量单元和喷射单元的改进，降低喷射系统堵塞的风险，同时降低设备的成本。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种碳氢喷射系统及其控制方法和用途，所述碳氢喷射系统通过计量单元和喷射单元的设置，尤其是计量单元中各类控制阀门的设置，实现燃料油的定量、稳定加入，有助于实现车辆尾气的净化处理；所述系统结构简单，安全性高，成本较低，适用范围广。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种碳氢喷射系统，所述碳氢喷射系统包括计量单元和喷射单元，所述计量单元的入口连接有并联设置的供油管路和供气管路，所述计量单元包括空气吹除阀、燃油控制阀、燃油计量阀和压力传感器，所述空气吹除阀设置于供气管路上，所述燃油控制阀设置于供油管路上，所述供油管路和供气管路汇合后形成的汇合管路与喷射单元的入口相连，所述燃油计量阀和压力传感器独立地设置于供油管路上或汇合管路上。
本发明中，在柴油车尾气后处理系统中，碳氢喷射单元是其重要组成部分，通过向尾气管中喷入燃料油，发生燃烧反应，既能去除颗粒物，又能通过提高温度为尾气的催化反应提供热量；本发明通过碳氢喷射单元中计量单元和喷射单元的划分，尤其是计量单元中供油、供气管路上分别设置的阀门，对燃料油进行准确计量，并限制燃料油的反向流动，实时检测供油管路的压力，避免管路中压力过高而容易造成的堵塞问题，增加系统及操作的安全性；所述系统结构简单，减少多余组件，能够降低设备成本，扩展其应用范围。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述供油管路的入口连接有供油单元。
优选地，所述供油单元和计量单元之间的供油管路上设有燃油过滤器。
作为本发明优选的技术方案，所述供气管路的入口连接有进气单元。
优选地，所述进气单元和计量单元之间的供气管路上设有空气过滤器。
本发明中，所述供油单元和进气单元均是车辆上原有的结构单元，为发动机的运行提供燃料油和空气，而碳氢喷射系统所需的管路是由两者分出的侧线管路，并分别设置过滤器对燃料油和空气进行滤清。
作为本发明优选的技术方案，所述空气吹除阀和燃油控制阀独立地包括电磁阀。
本发明中，所述电磁阀的结构主要包括磁外壳、内磁轨、线圈、电枢、回位弹簧、密封塞和电磁阀座等部件。
优选地，所述燃油计量阀包括电磁阀。
优选地，所述喷射单元包括雾化喷嘴，所述汇合管路的出口与雾化喷嘴的入口相连。
优选地，所述雾化喷嘴的内部呈旋流道结构。
本发明中，所述雾化喷嘴的内部呈旋流道结构，使得燃料油能够旋流喷出，实现液体的雾化效果，该旋流道包括旋流片和锥体段结构。
作为本发明优选的技术方案，所述碳氢喷射系统还包括控制单元，所述空气吹除阀、燃油控制阀、燃油计量阀和压力传感器独立地与控制单元电连接。
本发明中，上述电磁阀通过针接插件与控制单元相连，压力传感器通过本身的接插件与控制单元连接。
优选地，所述控制单元包括输入回路、模数转换器、微型计算机和输出回路。
本发明中，所述计量单元能够将压力信号反馈给控制单元，控制单元将其转化为计量单元的工作指令，通过燃油计量阀对输送的燃料油进行定量控制，将其通过喷射单元的雾化作用后加入到尾气管中，用于后续尾气的处理。
第二方面，本发明提供了一种上述碳氢喷射系统的处理方法，所述处理方法包括：
(1)将燃料油通入供油管路，经过燃油计量阀计量后，由喷射单元喷出，在此过程中实时检测供油管路内的压力；
(2)步骤(1)完成后停止通入燃料油，向供气管路中通入空气，对汇合管路中残留的燃料油进行吹扫，然后重复步骤(1)。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述供油管路中的压力由压力传感器检测，并将压力信号传递给控制单元。
优选地，所述控制单元根据检测压力与设定压力的比较，若超过设定压力，则扩大燃油计量阀的开度。
本发明中，所述压力传感器可以实时检测供油管路内的燃料油的压力，并且将相应的压力信号发送到控制单元，当燃料油的压力超过预定压力时，控制单元可以控制燃油计量阀提升阀芯释放压力，以避免系统过压损坏。
作为本发明优选的技术方案，所述供油管路上设置燃油控制阀，所述供气管路上设置空气吹除阀。
优选地，所述燃料油通入时，燃料油的自身压力密封住空气吹除阀的入口，限制燃料油流向供气管路。
优选地，所述供油管路压力偏高或供气管路吹扫时，燃料油自身的压力密封住燃油控制阀的入口，限制燃料油反向流向供油管路的入口。
优选地，步骤(2)所述供气管路的吹扫在步骤(1)燃料油通入前也操作一次，进行供油管路的检测。
第三方面，本发明提供了一种上述碳氢喷射系统的用途，所述碳氢喷射系统用于车辆尾气后处理系统，作为车辆尾气后处理系统的一部分。
作为本发明优选的技术方案，所述车辆尾气后处理系统包括依次连接的碳氢喷射系统、尾气管和SCR反应器，所述碳氢喷射系统中的喷射单元连接至尾气管上。
优选地，所述车辆尾气后处理系统还包括氧化催化器和颗粒物过滤器，所述尾气管和SCR反应器之间依次设置氧化催化器和颗粒物过滤器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述碳氢喷射系统通过计量单元和喷射单元的设置，尤其是计量单元中各类控制阀门及压力传感器的设置，可实现燃料油的定量、稳定加入，通过燃烧反应提高内部温度，有助于实现车辆尾气的净化处理；
(2)本发明所述计量单元中各类控制阀门及压力传感器的设置，可限制燃料油的反向流动，实时检测供油管路的压力，避免管路中压力过高而容易造成的堵塞问题，增加系统及操作的安全性；
(3)本发明所述系统结构简单，安全性高，成本较低，适用范围广。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的碳氢喷射系统中计量单元的结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的车辆尾气后处理系统的结构示意图；
图3是本发明实施例2提供的碳氢喷射系统中计量单元的结构示意图；
其中，1-计量单元，11-空气吹除阀，12-燃油控制阀，13-燃油计量阀，14-压力传感器，2-喷射单元，3-供油单元，4-进气单元，5-燃油过滤器，6-空气过滤器，7-控制单元，8-尾气管，9-SCR反应器。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种碳氢喷射系统，所述碳氢喷射系统包括计量单元1和喷射单元2，所述计量单元1的结构示意图如图1所示，其入口连接有并联设置的供油管路和供气管路，所述计量单元1包括空气吹除阀11、燃油控制阀12、燃油计量阀13和压力传感器14，所述空气吹除阀11设置于供气管路上，所述燃油控制阀12设置于供油管路上，所述供油管路和供气管路汇合后形成的汇合管路与喷射单元2的入口相连，所述压力传感器14和燃油计量阀13依次设置于供油管路上。
所述碳氢喷射系统用于车辆尾气后处理系统，作为车辆尾气后处理系统的一部分，所述车辆尾气后处理系统的结构示意图如图2所示。
所述供油管路的入口连接有供油单元3。
所述供油单元3和计量单元1之间的供油管路上设有燃油过滤器5。
所述供气管路的入口连接有进气单元4。
所述进气单元4和计量单元1之间的供气管路上设有空气过滤器6。
所述空气吹除阀11和燃油控制阀12均为直动式电磁阀。
所述燃油计量阀13为直动式电磁阀。
所述喷射单元2包括雾化喷嘴，所述汇合管路的出口与雾化喷嘴的入口相连；所述雾化喷嘴的内部呈旋流道结构。
所述碳氢喷射系统还包括控制单元7，所述空气吹除阀11、燃油控制阀12、燃油计量阀13和压力传感器14独立地与控制单元7电连接。
所述控制单元7包括输入回路、模数转换器、微型计算机和输出回路。
所述车辆尾气后处理系统包括依次连接的碳氢喷射系统、尾气管8和SCR反应器9，所述碳氢喷射系统中的喷射单元2连接至尾气管8上。
所述车辆尾气后处理系统还包括氧化催化器和颗粒物过滤器，所述尾气管8和SCR反应器9之间依次设置氧化催化器和颗粒物过滤器。
实施例2：
本实施例提供了一种碳氢喷射系统，所述碳氢喷射系统包括计量单元1和喷射单元2，所述计量单元1的结构示意图如图3所示，其入口连接有并联设置的供油管路和供气管路，所述计量单元1包括空气吹除阀11、燃油控制阀12、燃油计量阀13和压力传感器14，所述空气吹除阀11设置于供气管路上，所述燃油控制阀12设置于供油管路上，所述供油管路和供气管路汇合后形成的汇合管路与喷射单元2的入口相连，所述压力传感器14和燃油计量阀13依次设置于汇合管路上。
所述碳氢喷射系统用于车辆尾气后处理系统，作为车辆尾气后处理系统的一部分。
所述供油管路的入口连接有供油单元3。
所述供油单元3和计量单元1之间的供油管路上设有燃油过滤器5。
所述供气管路的入口连接有进气单元4。
所述进气单元4和计量单元1之间的供气管路上设有空气过滤器6。
所述空气吹除阀11和燃油控制阀12均为先导式电磁阀。
所述燃油计量阀13为先导式电磁阀。
所述喷射单元2包括雾化喷嘴，所述汇合管路的出口与雾化喷嘴的入口相连；所述雾化喷嘴的内部呈旋流道结构。
所述碳氢喷射系统还包括控制单元7，所述燃油计量阀13和压力传感器14独立地与控制单元7电连接。
所述控制单元7包括输入回路、模数转换器、微型计算机和输出回路。
所述车辆尾气后处理系统包括依次连接的碳氢喷射系统、尾气管8和SCR反应器9，所述碳氢喷射系统中的喷射单元2连接至尾气管8上。
所述车辆尾气后处理系统还包括氧化催化器和颗粒物过滤器，所述尾气管8和SCR反应器9之间依次设置氧化催化器和颗粒物过滤器。
实施例3：
本实施例提供了一种碳氢喷射系统的处理方法，所述碳氢喷射系统采用实施例1中的碳氢喷射系统，所述处理方法包括：
(1)将燃料油通入供油管路，经过燃油计量阀13计量后，由喷射单元2喷出，在此过程中实时检测供油管路内的压力，所述供油管路中的压力由压力传感器14检测，并将压力信号传递给控制单元7，所述控制单元7根据检测压力与设定压力的比较，超过设定压力3％时，扩大燃油计量阀13的开度；
(2)步骤(1)完成后停止通入燃料油，向供气管路中通入空气，对汇合管路中残留的燃料油进行吹扫，然后重复步骤(1)；所述供气管路的吹扫在步骤(1)燃料油通入前也操作一次，进行供油管路的检测；
其中，所述供油管路上设置燃油控制阀12，所述供气管路上设置空气吹除阀11；所述燃料油通入时，燃料油的自身压力密封住空气吹除阀11的入口，限制燃料油流向供气管路；所述供油管路压力偏高时，燃料油自身的压力密封住燃油控制阀12的入口，限制燃料油反向流向供油管路的入口。
实施例4：
本实施例提供了一种碳氢喷射系统的处理方法，所述碳氢喷射系统采用实施例2中的碳氢喷射系统，所述处理方法包括：
(1)将燃料油通入供油管路，经过燃油计量阀13计量后，由喷射单元2喷出，在此过程中实时检测供油管路内的压力，所述供油管路中的压力由压力传感器14检测，并将压力信号传递给控制单元7，所述控制单元7根据检测压力与设定压力的比较，超过设定压力5％时，扩大燃油计量阀13的开度；
(2)步骤(1)完成后停止通入燃料油，向供气管路中通入空气，对汇合管路中残留的燃料油进行吹扫，然后重复步骤(1)；
其中，所述供油管路上设置燃油控制阀12，所述供气管路上设置空气吹除阀11；所述燃料油通入时，燃料油的自身压力密封住空气吹除阀11的入口，限制燃料油流向供气管路；所述供气管路吹扫时，燃料油自身的压力密封住燃油控制阀12的入口，限制燃料油反向流向供油管路的入口。
综合上述实施例可以看出，本发明所述碳氢喷射系统通过计量单元和喷射单元的设置，尤其是计量单元中各类控制阀门及压力传感器的设置，可实现燃料油的定量、稳定加入，通过燃烧反应提高内部温度，有助于实现车辆尾气的净化处理；所述计量单元中各类控制阀门及压力传感器的设置，可限制燃料油的反向流动，实时检测供油管路的压力，避免管路中压力过高而容易造成的堵塞问题，增加系统及操作的安全性；所述系统结构简单，安全性高，成本较低，适用范围广。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细系统与方法，但本发明并不局限于上述详细系统与方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细系统与方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明系统的等效替换及辅助单元的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种碳氢喷射系统，其特征在于，所述碳氢喷射系统包括计量单元和喷射单元，所述计量单元的入口连接有并联设置的供油管路和供气管路，所述计量单元包括空气吹除阀、燃油控制阀、燃油计量阀和压力传感器，所述空气吹除阀设置于供气管路上，所述燃油控制阀设置于供油管路上，所述供油管路和供气管路汇合后形成的汇合管路与喷射单元的入口相连，所述燃油计量阀和压力传感器独立地设置于供油管路上或汇合管路上。
2.根据权利要求1所述的碳氢喷射系统，其特征在于，所述供油管路的入口连接有供油单元；
优选地，所述供油单元和计量单元之间的供油管路上设有燃油过滤器。
3.根据权利要求1或2所述的碳氢喷射系统，其特征在于，所述供气管路的入口连接有进气单元；
优选地，所述进气单元和计量单元之间的供气管路上设有空气过滤器。
4.根据权利要求1-3任一项所述的碳氢喷射系统，其特征在于，所述空气吹除阀和燃油控制阀独立地包括电磁阀；
优选地，所述燃油计量阀包括电磁阀；
优选地，所述喷射单元包括雾化喷嘴，所述汇合管路的出口与雾化喷嘴的入口相连；
优选地，所述雾化喷嘴的内部呈旋流道结构。
5.根据权利要求1-4任一项所述的碳氢喷射系统，其特征在于，所述碳氢喷射系统还包括控制单元，所述空气吹除阀、燃油控制阀、燃油计量阀和压力传感器独立地与控制单元电连接；
优选地，所述控制单元包括输入回路、模数转换器、微型计算机和输出回路。
6.根据权利要求1-5任一项所述的碳氢喷射系统的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：
(1)将燃料油通入供油管路，经过燃油计量阀计量后，由喷射单元喷出，在此过程中实时检测供油管路内的压力；
(2)步骤(1)完成后停止通入燃料油，向供气管路中通入空气，对汇合管路中残留的燃料油进行吹扫，然后重复步骤(1)。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)所述供油管路中的压力由压力传感器检测，并将压力信号传递给控制单元；
优选地，所述控制单元根据检测压力与设定压力的比较，若超过设定压力，则扩大燃油计量阀的开度。
8.根据权利要求6或7所述的处理方法，其特征在于，所述供油管路上设置燃油控制阀，所述供气管路上设置空气吹除阀；
优选地，所述燃料油通入时，燃料油的自身压力密封住空气吹除阀的入口，限制燃料油流向供气管路；
优选地，所述供油管路压力偏高或供气管路吹扫时，燃料油自身的压力密封住燃油控制阀的入口，限制燃料油反向流向供油管路的入口；
优选地，步骤(2)所述供气管路的吹扫在步骤(1)燃料油通入前也操作一次，进行供油管路的检测。
9.根据权利要求1-5任一项所述的碳氢喷射系统的用途，其特征在于，所述碳氢喷射系统用于车辆尾气后处理系统，作为车辆尾气后处理系统的一部分。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述车辆尾气后处理系统包括依次连接的碳氢喷射系统、尾气管和SCR反应器，所述碳氢喷射系统中的喷射单元连接至尾气管上；
优选地，所述车辆尾气后处理系统还包括氧化催化器和颗粒物过滤器，所述尾气管和SCR反应器之间依次设置氧化催化器和颗粒物过滤器。
CN202211013933.5A 2022-08-23 2022-08-23 一种碳氢喷射系统及其控制方法和用途 Pending CN115324689A (zh)

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